We report on the structural and optical properties of heteroepitaxial II–VI CdTe (211)B buffer layers with strained CdZnTe/CdTe superlattice layers, investigated by employing non-destructive methods including high-resolution x-ray diffraction, cathodoluminescence, and photoluminescence spectroscopy. X-ray diffraction reciprocal space mapping measurements revealed that the superlattice layers are coherently strained, leading to a spread in x-ray double-crystal rocking curve full-width at half-maximum values but better in-plane lattice-matching with HgCdTe. Both cross-sectional cathodoluminescence and photoluminescence measurements confirm the coherent growth of superlattice layers and their dislocation filtering effects. Both these techniques in CdTe layers are found to be well correlated with the dislocation density as determined by etch pit density measurements. The results indicate the potential of these non-destructive methods to be further developed into general-purpose techniques capable of characterizing the defect evolution in semiconductor heteroepitaxy.

1.
G.
Dhanaraj
,
K.
Byrappa
,
V.
Prasad
, and
M.
Dudley
,
Springer Handbook of Crystal Growth
(
Springer
,
2010
), Vol. 2.
2.
W.
Lei
,
J.
Antoszewski
, and
L.
Faraone
,
Appl. Phys. Rev.
2
,
041303
(
2015
).
3.
A.
Rogalski
,
Rep. Prog. Phys.
68
,
2267
(
2005
).
4.
X. F.
Wang
,
J.
Antoszewski
,
G.
Putrino
,
W.
Lei
,
L.
Faraone
, and
B.
Mizaikoff
,
Anal. Chem.
85
,
10648
(
2013
).
5.
S.
Ruffenach
,
A.
Kadykov
,
V. V.
Rumyantsev
,
J.
Torres
,
D.
Coquillat
,
D.
But
,
S. S.
Krishtopenko
,
C.
Consejo
,
W.
Knap
,
S.
Winnerl
,
M.
Helm
,
M. A.
Fadeev
,
N. N.
Mikhailov
,
S. A.
Dvoretskii
,
V. I.
Gavrilenko
,
S. V.
Morozov
, and
F.
Teppe
,
APL Mater.
5
,
035503
(
2017
).
6.
B. A.
Bernevig
,
T. L.
Hughes
, and
S. C.
Zhang
,
Science
314
,
1757
(
2006
).
7.
F.
Teppe
,
M.
Marcinkiewicz
,
S. S.
Krishtopenko
,
S.
Ruffenach
,
C.
Consejo
,
A. M.
Kadykov
,
W.
Desrat
,
D.
But
,
W.
Knap
,
J.
Ludwig
,
S.
Moon
,
D.
Smirnov
,
M.
Orlita
,
Z.
Jiang
,
S. V.
Morozov
,
V. I.
Gavrilenko
,
N. N.
Mikhailov
, and
S. A.
Dvoretskii
,
Nat. Commun.
7
,
12576
(
2016
).
8.
T. E.
Schlesinger
,
J. E.
Toney
,
H.
Yoon
,
E. Y.
Lee
,
B. A.
Brunett
,
L.
Franks
, and
R. B.
James
,
Mater. Sci. Eng. R. Rep.
32
,
103
(
2001
).
9.
Y.
Zhao
,
M.
Boccard
,
S.
Liu
,
J.
Becker
,
X. H.
Zhao
,
C. M.
Campbell
,
E.
Suarez
,
M. B.
Lassise
,
Z.
Holman
, and
Y. H.
Zhang
,
Nat. Energy
1
,
16067
(
2016
).
10.
A.
Rogalski
,
J.
Antoszewski
, and
L.
Faraone
,
J. Appl. Phys.
105
,
091101
(
2009
).
11.
R.
Singh
,
S.
Velicu
,
J.
Crocco
,
Y.
Chang
,
J.
Zhao
,
L. A.
Almeida
,
J.
Markunas
,
A.
Kaleczyc
, and
J. H.
Dinan
,
J. Electron. Mater.
34
,
885
(
2005
).
12.
Y.
Chen
,
S.
Farrell
,
G.
Brill
,
P.
Wijewarnasuriya
, and
N.
Dhar
,
J. Cryst. Growth
310
,
5303
(
2008
).
13.
G.
Badano
,
I. C.
Robin
,
B.
Amstatt
,
F.
Gemain
, and
X.
Baudry
,
J. Cryst. Growth
312
,
1721
(
2010
).
14.
M.
Carmody
,
A.
Yulius
,
D.
Edwall
,
D.
Lee
,
E.
Piquette
,
R.
Jacobs
,
D.
Benson
,
A.
Stoltz
,
J.
Markunas
,
A.
Almeida
, and
J.
Arias
,
J. Electron. Mater.
41
,
2719
(
2012
).
15.
W. W.
Pan
,
R. J.
Gu
,
Z. K.
Zhang
,
J. L.
Liu
,
W.
Lei
, and
L.
Faraone
,
J. Electron. Mater.
49
,
6983
(
2020
).
16.
W.
Lei
,
R. J.
Gu
,
J.
Antoszewski
,
J.
Dell
,
G.
Neusser
,
M.
Sieger
,
B.
Mizaikoff
, and
L.
Faraone
,
J. Electron. Mater.
44
,
3180
(
2015
).
17.
J. J.
Kim
,
R. N.
Jacobs
,
L. A.
Almeida
,
M.
Jaime-Vasquez
,
C.
Nozaki
, and
D. J.
Smith
,
J. Electron. Mater.
42
,
3142
(
2013
).
18.
L.
Burgess
,
F. J.
Kumar
, and
J.
Mackenzie
,
J. Electron. Mater.
44
,
3277
(
2015
).
19.
S.
Farrell
,
M. V.
Rao
,
G.
Brill
,
Y.
Chen
,
P.
Wijewarnasuriya
,
N.
Dhar
,
J. D.
Benson
, and
K.
Harris
,
J. Electron. Mater.
42
,
3097
(
2013
).
20.
J. D.
Benson
,
L. O.
Bubulac
,
P. J.
Smith
,
R. N.
Jacobs
,
J. K.
Markunas
,
M.
Jaime-Vasquez
,
L. A.
Almeida
,
A.
Stoltz
,
J. M.
Arias
,
G.
Brill
,
Y.
Chen
,
P. S.
Wijewarnasuriya
,
S.
Farrell
, and
U.
Lee
,
J. Electron. Mater.
41
,
2971
(
2012
).
21.
S. M.
Johnson
,
D. R.
Rhiger
,
J. P.
Rosbeck
,
J. M.
Peterson
,
S. M.
Taylor
, and
M. E.
Boyd
,
J. Vac. Sci. Technol. B
10
,
1499
(
1992
).
22.
Y. P.
Chen
,
G.
Brill
, and
N. K.
Dhar
,
J. Electron. Mater.
32
,
723
(
2003
).
23.
W. W.
Pan
,
R. J.
Gu
,
Z.K.
Zhang
,
W.
Lei
,
G.
Umana-Membreno
,
D.
Smith
,
J.
Antoszewski
, and
L.
Faraone
, “Defect rngineering in MBE-grown CdTe buffer layers on GaAs (211)B substrates,”
J. Electron. Mater.
(to be published).
24.
D. K.
Schroder
,
Semiconductor Material and Device Characterization
(
John Wiley & Sons
,
2015
).
25.
M.
de Naurois
,
J.
Stangl
,
W.
Faschinger
,
G.
Bauer
, and
S.
Ferriera
,
J. Appl. Phys.
81
,
6120
(
1997
).
26.
T.
Coenen
and
N. M.
Haegel
,
Appl. Phys. Rev.
4
,
031103
(
2017
).
27.
W. J.
Everson
,
C. K.
Ard
,
J. L.
Sepich
,
B. E.
Dean
,
G. T.
Neugebauer
, and
H. F.
Schaake
,
J. Electron. Mater.
24
,
505
(
1995
).
28.
W.
Li
,
S.
Chen
,
M.
Tang
,
J.
Wu
,
R.
Hogg
,
A.
Seeds
,
H.
Liu
, and
I.
Ross
,
J. Appl. Phys.
123
,
215303
(
2018
).
29.
M. A.
Moram
and
M. E.
Vickers
,
Rep. Prog. Phys.
72
,
036502
(
2009
).
30.
M.
Polat
,
O.
Arı
,
O.
Öztürk
, and
Y.
Selamet
,
Mater. Res. Express
4
,
035904
(
2017
).
31.
M.
Fukuta
,
W.
Inami
,
A.
Ono
, and
Y.
Kawata
,
Ultramicroscopy
160
,
225
(
2016
).
32.
M.
Pkach
and
J. S.
Kqehler
,
Phys. Rev.
80
,
436
(
1950
).
33.
J.
Selvidge
,
J.
Norman
,
E. T.
Hughes
,
C.
Shang
,
D.
Jung
,
A. A.
Taylor
,
M. J.
Kennedy
,
R.
Herrick
,
J. E.
Bowers
, and
K.
Mukherjee
,
Appl. Phys. Lett.
117
,
122101
(
2020
).
34.
A. G.
Cullis
,
N. G.
Chew
, and
J. L.
Hutchison
,
Ultramicroscopy
17
,
203
(
1985
).
35.
M. S.
Boley
,
R. J.
Thomas
,
M.
Chandrasekhar
,
H. R.
Chandrasekhar
,
A. K.
Ramdas
,
M.
Kobayashi
, and
R. L.
Gunshor
,
J. Appl. Phys.
74
,
4136
(
1993
).
36.
C. L.
Choi
,
K. J.
Koski
,
S.
Sivasankar
, and
A. P.
Alivisatos
,
Nano Lett.
9
,
3544
(
2009
).
You do not currently have access to this content.